CN110031193B - 固井工具试验装置 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种固井工具试验装置，包括：井壁组件，井壁组件为具有第一腔体的筒状结构；管柱组件，管柱组件为具有第二腔体的筒状结构，管柱组件可移动地设置在第一腔体内，管柱组件与井壁组件之间形成用于填充物料的填料腔，管柱组件能够连接待测的固井工具并将固井工具送入第一腔体。通过本发明提供的技术方案，能够解决现有技术中固井工具试验成本高的问题。

Description

固井工具试验装置

技术领域

本发明涉及石油设备技术领域，具体而言，涉及一种固井工具试验装置。

背景技术

目前，滑套固井分层压裂完井技术发展迅速，配套的固井工具如固井滑套、胶塞、通压座、固井分割器等种类多，结构更新快。这类产品在性能试验时面临着一个问题：由于生产现场固井过程是一次性不可逆过程，产品在定型验证时如果采用现场验证的方式成本较高，而且，一旦出现问题会引起固井失败、新井报废等巨大损失。因此，现有技术中的固井工具试验存在成本高的问题。

发明内容

本发明提供一种固井工具试验装置，以解决现有技术中的固井工具试验成本高的问题。

为了解决上述问题，本发明提供了一种固井工具试验装置，包括：井壁组件，井壁组件为具有第一腔体的筒状结构；管柱组件，管柱组件为具有第二腔体的筒状结构，管柱组件可移动地设置在第一腔体内，管柱组件与井壁组件之间形成用于填充物料的填料腔，管柱组件能够连接待测的固井工具并将固井工具送入第一腔体。

进一步地，井壁组件包括：多个第一管节，多个第一管节顺次可拆卸连接。

进一步地，井壁组件还包括：第一连接件，第一连接件用于将两个第一管节连接。

进一步地，管柱组件包括：多个第二管节，多个第二管节顺次可拆卸连接。

进一步地，管柱组件还包括：第二连接件，第二连接件用于将两个第二管节连接。

进一步地，固井工具试验装置还包括：第一支撑环，设置在填料腔内，第一支撑环的外侧与井壁组件连接或抵接，第一支撑环的内侧与管柱组件连接或抵接，第一支撑环上具有第一过料孔。

进一步地，固井工具试验装置还包括：井底组件，井底组件能够与固井工具连接，井底组件至少部分地设置在第一腔体内。

进一步地，固井工具具有第三腔体，井底组件具有第四腔体，固井工具的两端分别与管柱组件和井底组件连接，第二腔体、第三腔体和第四腔体顺次连通，第四腔体能够与填料腔连通或断开。

进一步地，井底组件包括：固定部，固定部与井壁组件和固井工具连接，固定部具有第四腔体，固定部上具有第二过料孔，第二过料孔用于将第四腔体与填料腔连通；移动部，移动部可移动地设置在固定部内，移动部能够将第二过料孔打开或封闭。

进一步地，固定部包括：固定环，固定环的外侧与井壁组件连接，固定环具有内螺纹；第三管节，第三管节与固定环的内侧连接，第二过料孔位于第三管节，移动部与固定环螺纹连接，移动部能够在第三管节内移动以打开或封闭第二过料孔。

进一步地，固井工具试验装置还包括：碰压座，井底组件通过碰压座与固井工具连接，碰压座具有第五腔体，第四腔体通过第五腔体与第三腔体连通，碰压座的内侧具有阶梯面，第三腔体能够通过胶塞进行封堵，阶梯面用于对胶塞进行限位。

进一步地，固井工具试验装置还包括：第二支撑环，设置在填料腔内，第二支撑环的外侧与井壁组件连接或抵接，第二支撑环的内侧与井底组件连接或抵接，第二支撑环封闭井底组件与井壁组件之间的开口。

应用本发明的技术方案，将固井工具试验装置设置为包括井壁组件和管柱组件，这样可通过井壁组件模拟生产现场的油井，并通过管柱组件模拟生产现场的管柱。在操作时，通过管柱组件将待测的固井工具送入井壁组件的第一腔体内，然后在管柱组件与井壁组件之间的填料腔内填充物料，从而可以模拟真实的固井过程以对固井工具的耐压能力等性能进行检测。通过本发明的技术方案，无需到生产现场开钻油井就可对固井工具进行试验，而且，在试验时即使试验装置或固井工具出现了损坏造成的损失也比较小，所以本发明的技术方案能够降低对固井工具进行试验的成本。

附图说明

构成本申请的一部分的说明书附图用来提供对本发明的进一步理解，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。在附图中：

图1示出了本发明提供的固井工具试验装置的结构示意图；

图2示出了图1中的固井工具试验装置的B部分的放大图；

图3示出了图1中的固井工具试验装置的C部分的放大图。

其中，上述附图包括以下附图标记：

11、第一管节；12、第一连接件；21、第二管节；22、第二连接件；23、填料腔；30、第一支撑环；31、第一过料孔；41、第二过料孔；42、移动部；43、固定环；44、第三管节；50、碰压座；60、第二支撑环；A、固井工具。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述。显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。以下对至少一个示例性实施例的描述实际上仅仅是说明性的，决不作为对本发明及其应用或使用的任何限制。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

如图1至图3所示，本发明的实施例提供了一种固井工具试验装置，该试验装置包括井壁组件和管柱组件。其中，井壁组件为具有第一腔体的筒状结构，管柱组件为具有第二腔体的筒状结构，管柱组件可移动地设置在第一腔体内，管柱组件与井壁组件之间形成用于填充物料的填料腔23，管柱组件能够连接待测的固井工具并将固井工具送入第一腔体。

应用本实施例的技术方案，将固井工具试验装置设置为包括井壁组件和管柱组件，这样可通过井壁组件模拟生产现场的油井，并通过管柱组件模拟生产现场的管柱。在操作时，通过管柱组件将待测的固井工具送入井壁组件的第一腔体内，然后在管柱组件与井壁组件之间的填料腔23内填充物料，从而可以模拟真实的固井过程以对固井工具的耐压能力等性能进行检测。通过本发明的技术方案，无需到生产现场开钻油井就可对固井工具进行试验，而且，在试验时即使试验装置或固井工具出现了损坏造成的损失也比较小，所以本实施例的技术方案能够降低对固井工具进行试验的成本。

具体地，井壁组件包括多个第一管节11，多个第一管节11顺次可拆卸连接。通过设置多个第一管节11，可以通过组装的方式形成井壁组件，这样既便于井壁组件的制造，又能够在不使用时防止井壁组件占用空间过大。而且，连接的第一管节11的数量可以根据使用需要进行选择，这样可以调节井壁组件的长度以用于模拟不同的井深环境。

如图2所示，井壁组件还包括第一连接件12，第一连接件12用于将两个第一管节11连接。通过设置第一连接件12能够便于第一管节11的连接和拆卸。在本实施例中，可以将第一连接件12设置为管箍，并在管箍内设置内螺纹，在第一管节11的外侧设置外螺纹，这样可通过螺纹连接的方式将第一连接件12与第一管节11连接，此种连接方式方便快捷、密封性好。

在本实施例中，管柱组件包括多个第二管节21，多个第二管节21顺次可拆卸连接。通过设置多个第二管节21，可以通过组装的方式形成管柱组件，这样既便于管柱组件的制造，又能够在不使用时防止管柱组件占用空间过大。而且，连接的第二管节21的数量可以根据使用需要进行选择，这样可以调节管柱组件的长度以用于模拟不同的井深环境。

如图1和图2所示，管柱组件还包括第二连接件22，第二连接件22用于将两个第二管节21连接。通过设置第二连接件22能够便于第二管节21的连接和拆卸。在本实施例中，可以将第二连接件22设置为管箍，并在管箍内设置内螺纹，在第二管节21的外侧设置外螺纹，这样可通过螺纹连接的方式将第二连接件22与第二管节21连接，此种连接方式方便快捷、密封性好。

如图2所示，固井工具试验装置还包括第一支撑环30，第一支撑环30设置在填料腔23内，第一支撑环30的外侧与井壁组件连接或抵接，第一支撑环30的内侧与管柱组件连接或抵接，第一支撑环30上具有第一过料孔31。通过设置第一支撑环30，便于对管柱组件进行支撑和定位，而且，能够使管柱组件的圆周方向与井壁组件的圆周方向之间的间隙均匀，这样能够在两者之间的填料腔23内填充的填充物料的厚度比较均匀，从而加强对管柱组件的固定效果并提高模拟固井的可靠性。在本实施例中，可以使用水泥作为填充物料。

如图1和图3所示，固井工具试验装置还包括井底组件，井底组件能够与固井工具连接，井底组件至少部分地设置在第一腔体内。当固井工具伸入井壁组件内时，固井工具位于管柱组件与井底组件之间，这样可通过井底组件更好地对固井工具进行定位，从而便于对固井工具进行施压等操作，以检测固井工具的性能。

在本实施例中，固井工具具有第三腔体，井底组件具有第四腔体，固井工具的两端分别与管柱组件和井底组件连接，第二腔体、第三腔体和第四腔体顺次连通，第四腔体能够与填料腔23连通或断开。这样，第二腔体、第三腔体、第四腔体和填料腔23能够形成连通通道，以通过第二腔体向填料腔23注入填充材料。

例如，固井工具可以为固井滑套，填充材料可以为水泥。在注入水泥时先将第四腔体与填料腔23断开，然后通过管柱组件的开口向第二腔体注入水泥，由于第四腔体与填料腔23不连通，水泥不能进入填料腔23内。当注入需要量的水泥后，将第四腔体与填料腔23连通，然后在管柱组件中打压，水泥便可进入填料腔23。这样可以模拟固井过程，以对固井滑套的性能和固井工艺过程进行验证。

在本实施例中，该固井工具试验装置还包括打压头，打压头可拆卸地与管柱组件的远离固井工具的一端连接。打压头具有输入口和输出口，其中输出口与管柱组件连接，输入口的开口面积小于管柱组件的开口面积，这样可通过开口较小的输入口向管柱组件内部打压。当向管柱组件内注入水泥时，可将打压头拆卸下来，这样便于水泥的注入，当需要打压时再将打压头安装到管柱组件上。在打压时可以采用高压水进行操作。

具体地，井底组件包括固定部和移动部42。其中，固定部与井壁组件和固井工具连接，固定部具有第四腔体，固定部上具有第二过料孔41，第二过料孔41用于将第四腔体与填料腔23连通。移动部42可移动地设置在固定部内，移动部42能够将第二过料孔41打开或封闭。如此设置可通过移动部42与固定部的配合将第二过料孔41打开或封闭，从而将第四腔体与填料腔23连通或断开，这样可便于对井底组件进行操作。

如图1和图3所示，固定部包括固定环43和第三管节44。其中，固定环43的外侧与井壁组件连接，固定环43具有内螺纹；第三管节44与固定环43的内侧连接，第二过料孔41位于第三管节44，移动部42与固定环43螺纹连接，移动部42能够在第三管节44内移动以打开或封闭第二过料孔41。通过固定环43可对第三管节44进行固定和定位。移动部42与固定环43采用螺纹连接的方式，既能够保证腔体的密封效果，又便于对移动部42进行操作。在本实施例中，移动部42靠近第二过料孔41的一端设置有密封圈，这样可以保证井底组件的密封性，防止装置泄漏。

在管柱组件内进行打压操作时，可先在管柱组件内放入胶塞，然后向胶塞施加压力，由胶塞挤压水泥，以将水泥通过第二过料孔41挤入填料腔23内。当胶塞移动到一定位置后使胶塞保持在该位置，静置一段时间后水泥凝固，完成固井过程的模拟。

如图3所示，固井工具试验装置还包括碰压座50，井底组件通过碰压座50与固井工具连接，碰压座50具有第五腔体，第四腔体通过第五腔体与第三腔体连通，碰压座50的内侧具有阶梯面，第三腔体能够通过胶塞进行封堵，阶梯面用于对胶塞进行限位。在本实施例中，通过设置具有阶梯面的碰压座50，可以对胶塞进行限位，当胶塞与碰压座50的阶梯面接触时，既保证了胶塞能够将管柱组件内的水泥挤出，又不会使胶塞移动距离过大而造成填料腔23内的压力过大。

在本实施例中，固井工具试验装置还包括第二支撑环60，第二支撑环60设置在填料腔23内，第二支撑环60的外侧与井壁组件连接或抵接，第二支撑环60的内侧与井底组件连接或抵接，第二支撑环60封闭井底组件与井壁组件之间的开口。如此设置能够在第三管节44的周向与井壁组件的周向之间形成均匀的空间，即填料腔23的一部分，这样能够保证注入的水泥的厚度的均匀性，从而更好地模拟固井过程。而且，通过第二支撑环60还能够保证填料腔23的密封性，防止装置泄漏。

通过本实施例提供的固井工具试验装置还能够模拟使用固井滑套时的压裂过程。填料腔23内填充的水泥凝固后形成环状结构，在模拟压裂时使固井滑套动作以使固井滑套内的第三腔体与填料腔23连通，然后在第三腔体内注入高压水，高压水进入填料腔23并向填料腔23内的水泥施加，从而在水泥上产生裂缝，这样就可以模拟压裂过程以验证工艺的可行性和压裂效果。为了更清楚的观察压裂效果，可以将固井工具试验装置切开，从而可以直观地观察水泥的压裂情况。因此通过本实施例的技术方案，无需到生产现场开钻油井就可对固井工具进行试验，而且还能够模拟和观察压裂过程，从而可以降低对固井工具进行试验的成本以及对固井工艺以及压裂工艺的验证成本。

以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

需要注意的是，这里所使用的术语仅是为了描述具体实施方式，而非意图限制根据本申请的示例性实施方式。如在这里所使用的，除非上下文另外明确指出，否则单数形式也意图包括复数形式，此外，还应当理解的是，当在本说明书中使用术语“包含”和/或“包括”时，其指明存在特征、步骤、操作、器件、组件和/或它们的组合。

除非另外具体说明，否则在这些实施例中阐述的部件和步骤的相对布置、数字表达式和数值不限制本发明的范围。同时，应当明白，为了便于描述，附图中所示出的各个部分的尺寸并不是按照实际的比例关系绘制的。对于相关领域普通技术人员已知的技术、方法和设备可能不作详细讨论，但在适当情况下，所述技术、方法和设备应当被视为授权说明书的一部分。在这里示出和讨论的所有示例中，任何具体值应被解释为仅仅是示例性的，而不是作为限制。因此，示例性实施例的其它示例可以具有不同的值。应注意到：相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项，因此，一旦某一项在一个附图中被定义，则在随后的附图中不需要对其进行进一步讨论。

在本发明的描述中，需要理解的是，方位词如“前、后、上、下、左、右”、“横向、竖向、垂直、水平”和“顶、底”等所指示的方位或位置关系通常是基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，在未作相反说明的情况下，这些方位词并不指示和暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位或者以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明保护范围的限制；方位词“内、外”是指相对于各部件本身的轮廓的内外。

为了便于描述，在这里可以使用空间相对术语，如“在……之上”、“在……上方”、“在……上表面”、“上面的”等，用来描述如在图中所示的一个器件或特征与其他器件或特征的空间位置关系。应当理解的是，空间相对术语旨在包含除了器件在图中所描述的方位之外的在使用或操作中的不同方位。例如，如果附图中的器件被倒置，则描述为“在其他器件或构造上方”或“在其他器件或构造之上”的器件之后将被定位为“在其他器件或构造下方”或“在其他器件或构造之下”。因而，示例性术语“在……上方”可以包括“在……上方”和“在……下方”两种方位。该器件也可以其他不同方式定位(旋转90度或处于其他方位)，并且对这里所使用的空间相对描述作出相应解释。

此外，需要说明的是，使用“第一”、“第二”等词语来限定零部件，仅仅是为了便于对相应零部件进行区别，如没有另行声明，上述词语并没有特殊含义，因此不能理解为对本发明保护范围的限制。

Claims (8)

1.一种固井工具试验装置，其特征在于，包括：

井壁组件，所述井壁组件为具有第一腔体的筒状结构；

管柱组件，所述管柱组件为具有第二腔体的筒状结构，所述管柱组件可移动地设置在所述第一腔体内，所述管柱组件与所述井壁组件之间形成用于填充物料的填料腔(23)，所述管柱组件能够连接待测的固井工具并将所述固井工具送入所述第一腔体；

井底组件，所述井底组件能够与所述固井工具连接，所述井底组件至少部分地设置在所述第一腔体内；

所述固井工具具有第三腔体，所述井底组件具有第四腔体，所述固井工具的两端分别与所述管柱组件和所述井底组件连接，所述第二腔体、所述第三腔体和所述第四腔体顺次连通，所述第四腔体能够与所述填料腔(23)连通或断开；

所述井底组件包括：固定部，所述固定部与所述井壁组件和所述固井工具连接，所述固定部具有所述第四腔体，所述固定部上具有第二过料孔(41)，所述第二过料孔(41)用于将所述第四腔体与所述填料腔(23)连通；移动部(42)，所述移动部(42)可移动地设置在所述固定部内，所述移动部(42)能够将所述第二过料孔(41)打开或封闭；

所述固定部包括：固定环(43)，所述固定环(43)的外侧与所述井壁组件连接，所述固定环(43)具有内螺纹；第三管节(44)，所述第三管节(44)与所述固定环(43)的内侧连接，所述第二过料孔(41)位于所述第三管节(44)，所述移动部(42)与所述固定环(43)螺纹连接，所述移动部(42)能够在所述第三管节(44)内移动以打开或封闭所述第二过料孔(41)。

2.根据权利要求1所述的固井工具试验装置，其特征在于，所述井壁组件包括：

多个第一管节(11)，多个所述第一管节(11)顺次可拆卸连接。

3.根据权利要求2所述的固井工具试验装置，其特征在于，所述井壁组件还包括：

第一连接件(12)，所述第一连接件(12)用于将两个所述第一管节(11)连接。

4.根据权利要求1所述的固井工具试验装置，其特征在于，所述管柱组件包括：

多个第二管节(21)，多个所述第二管节(21)顺次可拆卸连接。

5.根据权利要求4所述的固井工具试验装置，其特征在于，所述管柱组件还包括：

第二连接件(22)，所述第二连接件(22)用于将两个所述第二管节(21)连接。

6.根据权利要求1所述的固井工具试验装置，其特征在于，所述固井工具试验装置还包括：

第一支撑环(30)，设置在所述填料腔(23)内，所述第一支撑环(30)的外侧与所述井壁组件连接或抵接，所述第一支撑环(30)的内侧与所述管柱组件连接或抵接，所述第一支撑环(30)上具有第一过料孔(31)。

7.根据权利要求1所述的固井工具试验装置，其特征在于，所述固井工具试验装置还包括：

碰压座(50)，所述井底组件通过所述碰压座(50)与所述固井工具连接，所述碰压座(50)具有第五腔体，所述第四腔体通过所述第五腔体与所述第三腔体连通，所述碰压座(50)的内侧具有阶梯面，所述第三腔体能够通过胶塞进行封堵，所述阶梯面用于对所述胶塞进行限位。

8.根据权利要求1所述的固井工具试验装置，其特征在于，所述固井工具试验装置还包括：

第二支撑环(60)，设置在所述填料腔(23)内，所述第二支撑环(60)的外侧与所述井壁组件连接或抵接，所述第二支撑环(60)的内侧与所述井底组件连接或抵接，所述第二支撑环(60)封闭所述井底组件与所述井壁组件之间的开口。

Images